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凍干機的熱負荷問題探究!

發布時間:2021-05-10   點擊次數:1311次
   凍干機的傳熱過程分析是設備設計和制作的理論依據。進行計算的目的是根據壓縮空氣狀態(主要是進氣壓力和溫度),確定其降溫過程制冷系統所需要供給的制冷量、預冷器和蒸發器的負荷分配、計算凍干機排水量,同時也可借此預測排氣干球溫度。
  實質而論,凍干機是由兩個換熱器構成的復合式換熱器,有幾種不同狀態的流體參與換熱:
  1.預冷器里的熱流體是溫度較高的飽和壓縮空氣,冷流體是冷卻后相對干燥的壓縮空氣,兩者水當量(定壓比熱與質量的乘積)極為接近;
  2.蒸發器里熱流體是溫度已預先降低了的飽和壓縮空氣,冷流體是冷媒蒸汽。
  蒸發器由獨立的制冷系統提供冷源,而預冷器的冷源則來自通過蒸發器冷卻了的壓縮空氣,因而不具備獨立性。所以說,在整個熱交換過程中預冷器的作用是回收制冷系統產生的部分冷量,客觀上減少了凍干機整機的能量消耗。
  凍干機的預冷器從蒸發器回收的冷量Q’越多或進入蒸發器的空氣溫度t2越低,表示預冷器里冷氣流的熱交換越劇烈,凍干機排氣溫度t4也就越高;在t3不變的前提下蒸發器熱負荷就越小,需要由制冷壓縮機提供的冷量Q0也就越少,凍干機消耗的能量也就越少。
  但由于被預冷器回收的冷量Q’只是壓縮機總制冷量Q0的一部分,Q0越少,Q’也要隨之減少;而且由于受到冰點極限的限制,壓縮機不可能提供更多的冷量來分流給預冷器,這就必然使t2上升,如此循環的結果就是使進入預冷器的冷量收到限制,換句話說,即t2的降幅是有限制的。
  在凍干機的熱工計算中,進入蒸發器的空氣溫度t2(d2)是變動值,其高低選擇決定了制冷系統中蒸發器的負荷,相應地決定了制冷壓縮機的功耗。在凍干機中,換熱器(蒸發器和預冷器)負荷可通過計算熱流體進出口焓差來求得:
  Δh=1.01Δt+(2501+1.84Δt)Δd(KJ/kg干空氣);
  式中:Δt-作為熱流體的壓縮空氣進出口溫度差,℃Δt=t’-t”;t’-壓縮空氣進入換熱器時的溫度;t”-壓縮空氣離開換熱器時的溫度;1.01-干空氣的平均定壓比熱,KJ/kg.℃;1.84-水蒸氣的平均定壓比熱,KJ/kg.℃;2501-水的汽化潛熱,KJ/kg;Δd-換熱器中產生的凝結水量,kg;Δd=d’-d”。
  式中,d’、d”分別表示對應溫度t’和t”時壓縮空氣中的飽和含水量,kg。
  換熱器的熱負荷為:
  Q=qmΔh(W);
  式中:qm-空氣的質量流量,kg/s。
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